Calibração de manômetros: procedimento, classes de exatidão e intervalos

O que a calibração de um manômetro verifica

Uma calibração compara o manômetro com um padrão de referência cujos valores são conhecidos e rastreáveis. A referência é uma balança de pressão, também chamada de manômetro de peso morto ou manômetro de pistão, ou então um manômetro de referência ou um calibrador digital mais exato que o manômetro em calibração. Em cada ponto de teste você anota a indicação do manômetro e o valor de referência. A diferença é o erro.

Em um manômetro analógico, a OIML R 101 começa com uma inspeção visual e uma verificação preliminar e depois determina os erros e a histerese (item 8). A verificação preliminar confirma que o ponteiro se move com suavidade, sem travar, e que repousa no zero à pressão ambiente (10.2). Os erros são lidos em pontos distribuídos pela faixa, primeiro com a pressão subindo e depois descendo.

Comparar os erros com o limite do manômetro e anotar aprovado ou reprovado é uma verificação contra uma especificação. Um certificado pode trazer tanto os erros medidos quanto essa declaração.

• Calibração x verificação

As normas: ASME B40.100, EN 837-1, OIML R 101 e DKD-R 6-1

A ASME B40.100-2022 é a norma norte-americana para manômetros e seus acessórios. Ela cobre manômetros de mostrador que detectam a pressão com um elemento elástico, como um tubo Bourdon, além de selos diafragma, amortecedores de pulsação e válvulas limitadoras de pressão. Traz uma tabela de graus de exatidão com o número recomendado de pontos de teste (tabela 2-2.4-1) e uma seção sobre ensaio de manômetros (2-5). A ASME colocou a norma em manutenção estabilizada, então a edição de 2022 continua em vigor.

A EN 837-1:1996 é a norma europeia para manômetros de tubo Bourdon nos tamanhos nominais 40 a 250, com faixas de até 1600 bar. Ela define classes de exatidão, requisitos e métodos de ensaio. As edições nacionais, como a DIN EN 837-1 e a BS EN 837-1, estão em vigor.

A OIML R 101:1991 é a recomendação internacional para manômetros indicadores e registradores comuns com elemento sensor elástico e limites superiores de 0,05 MPa a 1000 MPa. Ela define as classes de exatidão, os erros máximos admissíveis e um método de verificação. A OIML R 109:1993 faz o mesmo para os manômetros de nível de referência, que chama de instrumentos padrão. As duas estão disponíveis gratuitamente na OIML e constam como vigentes.

A DKD-R 6-1 é a diretriz de calibração do Serviço Alemão de Calibração, publicada pelo PTB. Ela cobre manômetros de tubo Bourdon, manômetros elétricos e transmissores de pressão com saída elétrica, e define três sequências de calibração conforme a incerteza que você busca. A edição 03/2014, revisão 3, está disponível gratuitamente no PTB.

O que uma classe de exatidão permite

A classe de exatidão de um manômetro comum é uma porcentagem da sua faixa. Pela OIML R 101 (4.1.1), um manômetro em serviço pode errar até o número da sua classe vezes 1% do limite superior da faixa de medição. Um manômetro novo ou reparado precisa atender a 0,8 vez esse valor. Em um manovacuômetro, a base é a soma dos limites superiores das faixas de pressão e de vácuo.

O limite é o mesmo em qualquer ponto da escala. Um manômetro classe 1 de 0 a 10 bar pode errar 0,1 bar tanto em 1 bar quanto em 10 bar, o que é 10% da indicação em 1 bar. A R 101 também define um limite normal de uso (3.1.2): em manômetros com limite superior abaixo de 100 MPa, três quartos do limite superior para pressão estável e dois terços para pressão variável.

• A histerese precisa ficar dentro do mesmo limite. A R 101 não permite que o erro de histerese ultrapasse o erro máximo admissível (4.1.2).
• À pressão ambiente, o ponteiro precisa repousar no zero dentro do erro máximo admissível (10.2.3).
• A R 101 exige que o mostrador indique o limite superior e a classe de exatidão (6.1.1).
• A ASME B40.100 usa graus de exatidão e a EN 837-1, classes próprias. O limite do seu manômetro vem da norma indicada na folha de dados, ou da especificação do fabricante, se ela for mais rigorosa.

Como escolher a referência: balança de pressão ou manômetro de referência

Uma balança de pressão gera pressão com massas conhecidas sobre um pistão de área efetiva conhecida. A DKD-R 6-1 coloca as balanças de pressão entre as referências com estabilidade de longo prazo, e os manômetros elétricos entre as menos estáveis (item 3).

A pressão gerada por uma balança de pressão depende da gravidade local, da temperatura do pistão e do cilindro e do empuxo do ar sobre as massas. A OIML R 110 informa seus erros máximos admissíveis para a gravidade normal, 9,80665 m/s², e para 22 °C ± 3 °C (4.4). Por isso, uma balança usada em outro local precisa das correções indicadas no seu certificado ou manual. A DKD-R 6-1 pede aos laboratórios que usam manômetros de pistão que registrem a pressão atmosférica, além da temperatura ambiente (item 6).

Um manômetro de referência ou um calibrador de pressão digital é mais rápido de usar e pode cobrir várias faixas. Ele precisa da sua própria calibração válida, com incerteza declarada. Quando a referência é um instrumento indicador, a DKD-R 6-1 conta a sua resolução uma segunda vez na incerteza (item 3).

Quanto melhor a referência precisa ser? A OIML R 101 admite que os erros do equipamento de verificação sejam no máximo um quarto do erro máximo admissível do manômetro verificado (9.1). A DKD-R 6-1 recomenda que a incerteza da referência não passe de um terço da incerteza que você busca para o manômetro.

• Calculadora de TUR e TAR
• Como montar um balanço de incerteza de medição

Montagem: posição, altura e fluido de pressão

Monte o manômetro do jeito que ele é usado. A R 101 faz da posição de uso indicada pelo fabricante uma condição de referência (4.1.3), e o mostrador pode trazer a posição normal de uso (6.1.1). A DKD-R 6-1 pede que a posição de montagem seja considerada durante a calibração e informada no certificado.

Coloque os níveis de referência do manômetro e da referência na mesma altura, ou corrija a diferença. Uma coluna de líquido acrescenta uma pressão de ρgh. Com água na linha, 10 cm de diferença de altura dão quase 1 kPa, que é todo o erro máximo admissível de um manômetro classe 1 com faixa de 0 a 100 kPa. A R 101 exige que o erro por diferença de nível fique abaixo de um décimo do erro máximo admissível (9.4).

Use o fluido certo. A R 101 prevê um gás inerte até 0,5 MPa e um líquido não corrosivo acima disso, a menos que a troca entre um e outro mude a indicação em menos de um quinto do erro máximo admissível (4.1.3). Quando o manômetro e a referência usam fluidos diferentes, um separador não pode deslocar a indicação em mais de um décimo do erro máximo admissível (9.2).

Verifique vazamentos primeiro. A R 101 sugere subir a pressão até o limite superior, isolar o manômetro por 3 minutos e depois observá-lo por mais 2. Uma queda de no máximo 1% do limite superior conta como estanque (10.2.1).

Deixe o manômetro e a referência se estabilizarem na temperatura da sala. A R 101 usa 20 °C como temperatura de referência. A DKD-R 6-1 admite um laboratório entre 18 °C e 28 °C e recomenda manter a temperatura dentro de ±1 K durante a calibração e registrá-la. Dê aos manômetros elétricos o seu tempo de aquecimento.

Pontos de teste: quantos e em que ordem

Distribua os pontos de forma uniforme pela faixa, do zero ao limite superior. A R 101 pede pelo menos 8 pontos em manômetros de classe 0,6 ou melhor, 5 nas classes 1 a 2,5 e 3 nas classes 4 e 5 (10.3.1). Leia cada ponto com a pressão subindo, mantenha o limite superior por 5 minutos e depois leia os mesmos pontos com a pressão descendo. Leia o zero depois de 5 minutos de volta à pressão ambiente.

A DKD-R 6-1 ajusta o esforço à incerteza que você busca (tabela 1). Primeiro ela leva o manômetro até o máximo, com pelo menos 30 segundos no topo e entre as pré-cargas, e depois ajusta o zero, se o manômetro permitir. Cada degrau de pressão espera pelo menos 30 segundos antes da leitura, e os manômetros de tubo Bourdon recebem leves batidas para soltar o ponteiro do atrito (item 7).

• Planilha de leituras antes do ajuste e após o ajuste, com pontos de teste por toda a faixa

Histerese, repetibilidade e zero

A histerese é a diferença entre as indicações na mesma pressão quando ela é alcançada de baixo e de cima. A R 101 a define assim e deixa de fora as duas extremidades da faixa, onde só existe um sentido (T.8). Calcule-a em cada ponto como a leitura descendente menos a leitura ascendente e compare o maior valor com o limite.

A DKD-R 6-1 registra o zero antes e depois de cada ciclo de subida e descida e informa a maior mudança como desvio de zero (8.6.2). Ela calcula a histerese a partir de leituras corrigidas por esse zero (8.6.5). Quando uma sequência tem duas séries ascendentes, como A e B, a diferença entre elas dá a repetibilidade (8.6.3).

Para manômetros de nível de referência, a R 109 faz duas leituras em cada ponto, uma imediata e outra depois de uma leve batida na caixa. A diferença mostra o atrito no mecanismo e não pode passar da metade do erro máximo admissível (6.3.7.2 e 4.2.1.3).

Manômetros digitais e transmissores de pressão

A DKD-R 6-1 trata três tipos de instrumento com o mesmo método: manômetros de tubo Bourdon, manômetros elétricos com indicador e transmissores cuja saída é uma corrente, uma tensão ou uma frequência. Em um transmissor, o laboratório lê a saída com seu próprio medidor calibrado, e a incerteza desse medidor entra no balanço (item 4).

Calibre o instrumento como uma cadeia de medição completa sempre que puder, como recomenda a DKD-R 6-1 (item 7). Um transmissor e o seu indicador têm cada um o seu erro, e a leitura na planta depende dos dois.

Dê ao instrumento o seu tempo de aquecimento, aplique a pré-carga e ajuste o zero, se ele permitir, antes da primeira série. Se for preciso um ajuste antes de calibrá-lo, combine com o proprietário e registre as configurações antes e depois (item 5).

Leituras antes do ajuste, ajuste e um manômetro fora da tolerância

Faça a primeira série completa de leituras antes que alguém ajuste o manômetro. Essas leituras antes do ajuste mostram como o manômetro media enquanto estava em uso. Se você reposicionar o ponteiro ou o zero, ou consertar o mecanismo, repita toda a série de pontos após o ajuste.

Se algum erro antes do ajuste estiver fora do limite, o manômetro ficou fora da tolerância durante uma parte desconhecida do tempo desde a sua última calibração aprovada. O requisito 7.1.5.2 da ISO 9001 pede que você determine se resultados anteriores foram afetados adversamente e tome as ações necessárias. Em um manômetro, veja para que suas leituras eram usadas, como um ajuste de processo, uma pressão de teste de um vaso ou de uma mangueira, ou um limite de alarme. Depois avalie se o erro pode ter mudado algum desses resultados.

• O que fazer quando um instrumento é reprovado na calibração
• Leituras antes do ajuste e após o ajuste

Com que frequência calibrar um manômetro

Nenhuma norma define um intervalo único para todos os manômetros. O NIST também não recomenda um intervalo de recalibração fixo: ele depende da exatidão exigida, da estabilidade do instrumento e do ambiente em que ele trabalha. Para manômetros sob controle legal, a OIML R 101 deixa o período para a regulamentação nacional (7.3).

A DKD-R 6-1 dá períodos de recalibração recomendados em condições normais de uso (anexo F). Ela também diz que é preciso recalibrar depois de uma sobrecarga acima do limite admissível, de um reparo ou de um mau uso que possa afetar o resultado, seja qual for a data.

• Manômetros de tubo Bourdon de classe 0,6 ou melhor: 1 ano. Classes acima de 0,6: 2 anos.
• Manômetros elétricos e transmissores especificados em 0,5% do span ou melhor: 1 ano. Acima de 0,5%: 2 anos.
• Manômetros de pistão, como as balanças de pressão: 5 anos.

• Como definir intervalos de calibração
• Calculadora de intervalo de calibração

O que o certificado e o registro devem mostrar

Seja o manômetro calibrado em um laboratório ou internamente, guarde um registro que permita a outra pessoa repetir a calibração e chegar à mesma decisão. A DKD-R 6-1 (item 9) acrescenta dados específicos de pressão ao conteúdo geral do certificado previsto no requisito 7.8 da ISO/IEC 17025:2017.

• A identificação, a faixa e a classe do manômetro, e o limite aplicado.
• O método, por exemplo a sequência C da DKD-R 6-1, e a referência usada, com a sua identificação e o vencimento da sua calibração.
• O fluido de pressão, o nível de referência do manômetro e a posição de montagem durante a calibração.
• Uma tabela com a pressão de referência e a indicação do manômetro em cada ponto, na subida e na descida, com o erro e a histerese.
• As leituras antes do ajuste e, depois de qualquer ajuste, as leituras após o ajuste.
• A temperatura da sala, a data, quem fez o trabalho e o próximo vencimento.

• Modelo de certificado de calibração (Excel)
• Requisitos do certificado de calibração

Onde o Axiospec entra

O Axiospec é um software de gestão de calibração. Ele guarda cada manômetro com o seu histórico de calibrações, os seus certificados e o próximo vencimento. Um registro de calibração comporta até 100 pontos de teste. Cada ponto tem o seu valor nominal, a sua tolerância como faixa absoluta, como porcentagem do nominal ou como porcentagem do span, o sentido da leitura, ascendente ou descendente, e as leituras antes do ajuste e após o ajuste. O certificado que o Axiospec gera lista esses pontos.

Em uma calibração interna, uma leitura final fora da sua tolerância define o resultado como Reprovado, e registrar um Aprovado mesmo assim exige um motivo por escrito. Um Reprovado coloca o manômetro em quarentena, e o registro pergunta o que o manômetro mediu desde o último Aprovado. O Axiospec não calcula a histerese nem escolhe a classe ou o intervalo. Isso fica com você ou com o seu laboratório.

O plano gratuito cobre até 50 instrumentos ativos. Um espaço de trabalho novo começa com um teste de 45 dias do Professional, com espaço para 1.500 instrumentos ativos e sem cartão de crédito. Nós carregamos os seus registros existentes sem custo, em qualquer plano.

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